[論文レビュー] An intelligent system for continuous blood pressure monitoring on remote multi-patients in real time

Roberto Marani, Anna Gina Perri|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 2012

Blood Pressure and Hypertension Studies参考文献 14被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、マイコンとSallen-Keyアクティブフィルタを用いて、オシロメトリック法に基づく知的で非侵襲的な血圧モニタリングシステムを提示している。このシステムは、リアルタイムで収縮期および拡張期血圧を連続的に測定可能であり、中央コンピュータへの無線送信により、複数名の患者を同時に遠隔でモニタリングすることが可能である。臨床応用において、高い自動化、シンプルさ、信頼性を備えたシステムである。

ABSTRACT

In this paper we present an electronic system to perform a non-invasive measurement of the blood pressure based on the oscillometric method, which does not suffer from the limitations of the well-known auscultatory one. Moreover the proposed system is able to evaluate both the systolic and diastolic blood pressure values and makes use of a microcontroller and a Sallen-Key active filter. With reference to other similar devices, a great improvement of our measurement system is achieved since it performs the transmission of the systolic and diastolic pressure values to a remote computer. This aspect is very important when the simultaneous monitoring of multi-patients is required. The proposed system, prototyped and tested at the Electron Devices Laboratory (Electrical and Information Engineering Department) of Polytechnic University of Bari, Italy, is characterized by originality, by plainness of use and by a very high level of automation (so called intelligent system).

研究の動機と目的

• 従来の聴診法に起因する制限を克服する非侵襲的で連続的な血圧モニタリングシステムの開発。
• 収縮期および拡張期血圧値をリアルタイムで遠隔コンピュータに送信し、複数名の患者を同時にモニタリング可能にする。
• 埋め込みマイコンおよびアクティブフィルタリングを用いて、最小限の手動操作で高自動化かつ使いやすいシステムの設計。
• 高度な信号処理およびフィルタリング技術により、信頼性の高い正確な血圧測定を確保する。
• 臨床実験室環境でのプロトタイプの開発および検証を行い、実用的導入を確認する。

提案手法

• システムは、血圧計のスフィグモマンメーターのラッパー内での動脈波の脈動によるオシロメトリック法を用いて血圧を検出する。
• マイコンが生のオシロメトリック信号を処理し、収縮期および拡張期血圧値を計算する。
• アナログ信号の整形にSallen-Keyアクティブフィルタが用いられ、ノイズ低減と信号の忠実度向上が図られる。
• システムは、処理済みの血圧データをリアルタイムで無線通信インターフェースを介して遠隔コンピュータにデジタル送信する。
• システム全体は、ユーザー入力を最小限に抑え、一貫性のある動作を保証する高自動化を目的として設計されている。
• プロトタイプは、イタリア・バーリ工科大学のエレクトロニクスデバイス研究所で、制御された条件下でテストされた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 知的で非侵襲的なシステムは、オシロメトリック法を用いて連続的な血圧を正確に測定可能か？
• RQ2 このようなシステムは、複数名の患者を同時にリアルタイムで遠隔モニタリングするのにどの程度効果的か？
• RQ3 マイコンおよびSallen-Keyフィルタの統合は、信号品質および測定信頼性をどの程度向上させるか？
• RQ4 臨床現場における従来の血圧計と比較して、このシステムの自動化レベルはどの程度か？
• RQ5 このようなシステムを実世界の複数患者向け医療環境に導入する可能性はどの程度か？

主な発見

• 本システムは、聴診法に起因する主観性を回避するため、オシロメトリック法を用いて収縮期および拡張期血圧値を正常に測定した。
• マイコンおよびSallen-Keyアクティブフィルタの統合により、信号対雑音比および測定精度が顕著に向上した。
• 血圧データのリアルタイム送信により、複数名の患者を連続的かつ集中管理可能なモニタリングが可能になった。
• システムは、ユーザー依存性を低減し、運用ミスを防ぐ高水準の自動化を示した。
• プロトタイプは実験室環境で検証され、複数名の患者応用に向けた機能性および信頼性が確認された。
• 本システムは、使用の簡便さ、独自性、および臨床現場へのスケーラビリティに優れている。